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塑料技术在医疗领域应用日益广泛

时间: 2011-06-26 21:17 来源: 作者: 李晶    点击:
不断增长的设计自由度、生物相容性以及制造小型、复杂形状的能力,促使塑料在医疗应用中极具吸引力。获益於这一材料品种与加工技术的展,疗器械及用品升级换代的步伐进一步加快。

新型材料引领新趋势

一些新的发展趋势,例如节省空间、家庭医护以及微创手术等使得医疗制品在设计、功能和美观等方面发生了极大的变化。新型材料有助於满足这些要求,使得医护工作更加安全、高效。

操作更便捷

世界卫生组织的报告显示,目前全球近 1.77 亿人患有糖尿病,预计到 2030 年,该数量将翻一倍以上。Biorep技术公司是一家专业制造糖尿病研究与治疗工具的医疗设备制造企业,它采用沙伯基础创新塑料的医疗保健树脂系列,建立起一种能快速有效地分离胰岛素制造细胞的新系统。

Biorep技术公司的技术可分离与净化胰岛,从而将其植入患有 I 型糖尿病且病情无法通过注射胰岛素得到控制的患者体内。Ricordi腔室系统装置由迈阿密糖尿病研究协会的Camillo Ricordi博士发明,该装置通过机械与化学方法降解胰腺,从而将胰岛分离。Ricordi腔室系统装置最初采用不 钢定制而成,该装置重量很大,在 30 至 45 分钟的分离过程中极难摇,且医师无法目视评估降解胰腺的进程。

Ricordi腔室系统装置采用Ultem HU聚醚亚胺(PEI)树脂这种半透明、耐高温以及可高压灭菌的材料注塑成型後,Biorep技术公司实现了许多重要目标。Biorep技术公司总裁Ramon Poo介绍说:“寻找到一种合适的可高压灭菌的塑料的最大优点是可批量生产。我们通过采用Ultem树脂可向医师迅速提供腔室系统装置,而无需利用两周的时间定制生产不 钢腔室。此外,采用Ultem树脂模塑腔室还可降低我们的制造成本。”


采用Ultem树脂生产的Ricordi腔室系统装置,可使医师看到位於腔室内的胰腺

Ultem树脂是一种可耐受长时间高温条件以及反覆高压灭菌的高刚度与强度的热塑性材料。这种材料具有半透明的明亮琥珀色,可使医师看到位於腔室内的胰腺。另外,由於在消化期间所使用的具有极强的苛性,因此Ultem HU树脂所具有的出色抗化性同样至关重要。

相容性更好

生物医用高分子材料作为用於诊断、治疗和器官再生的材料,具有延长病人生命、提高病人生存质量等作用。近日,长春应化所在“新型生物医用高分子材料的研究和应用”方面获重要进展,通过调控主链微观结构获得了功能化高分子材料,合成了新的可生物降解导电高分子材料等。

该项目从生物医用高分子材料的结构设计和制备出发,首次合成了立体选择度高达90%以上的席夫硷烷基/烷氧基铝配合物,得到熔点高达201℃的聚乳酸(PLA)材料。创造性地利用POM和微区红外光谱详细研究了双结晶性聚乙二醇-聚e-己内酯(PEO-PCL)嵌段共聚物同心球晶的形成过程。研究人员首次采用高选择性的立体嵌段聚乳酸为材料,与蛋白质药物胰岛素进行立体复合,得到了通过立体复合作用结合的高载药量聚乳酸—蛋白质复合物。他们创造性地提出“乳液电纺技术”,实现了两种溶解性不同的药物同时担载和可控释放,使药物和载体聚合物品种的组合和搭配不再受“共同溶剂”的限制,并完成了多种药物缓释剂的临床前实验。

体内外实验结果表明,该材料具有组织相容性好、降解时间长、机械性能衰减慢,无毒、无免疫及致突变反应。纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料在骨折内固定和骨修复材料方面具有重要应用价值。聚e-己内酯和聚乳酸类温敏性塑形骨外固定板已经吉林大学第一医院康复医疗学科和骨科临床试用,使用效果良好,未发现不良反应。

塑料新技术推动应用

塑料医疗制品的应用越来越深入,塑料加工技术在其中起到推波助澜的作用。

提高生产效率

麦克模塑公司是赖亩ゼ馑芰霞庸こ讨弧8霉局赋觯揽麺aguire LPD真空树脂乾燥机速度快、功能多,帮助该公司新设的医疗产品成型车间最大限度提高了生产率。

据工艺工程经理Tom Revane介绍,这个成型车间设在麦克模塑公司位於阿灵顿市的总厂内,用於少量生产原型产品、小批量配件和多彩配件。车间装备了五台40吨至100吨的注塑成型机,每台成型机均配有一台专用的LPD真空乾燥机。


LPD乾燥机内三套装置转位联结系统中三个乾燥罐中的一个

Revane先生说:“我公司是医疗市场供应商,有些产品需要频繁更换树脂和加工模具,因此最大限度增加设备的工作时间非常重要。有些客户的产品定购量非常小,每批只有100件或更少,而且要求分多种颜色。每台成型机配备一台LPD乾燥机後,安装新模具的同时对树脂进行乾燥,安装完成时树脂已经乾燥完毕。”

美奎销售代理商Hamilton Plastics Equipment, LLC的Mark Hamilton指出,LPD乾燥机的多功能性,与传统的除湿式乾燥机相比,其秘诀在於大大缩短乾燥时间,而且可以进行小批量乾燥作业。Hamilton先生说:“LPD乾燥机的树脂乾燥时间为40分钟或更短,只有传统乾燥机的六分之一,除湿式乾燥机需要四个小时。LPD乾燥机采用三套装置转位联结系统,一边乾燥一边向加工机械提供乾燥树脂,因此可以进行小批量的连续作业。”

Hamilton先生最初向麦克模塑公司推销美奎乾燥机时,Tom Revane是抱怀疑态度的:“Mark最终说服我们试用一台乾燥机。第一次是乾燥水分含量0.24%的聚碳酸酯。乾燥25分钟後,水分降至0.03%。後来又进行了多次试验,证明LPD乾燥机具有乾燥速度快、运行稳定的优点,於是我们为医疗产品成型车间的每台成型机都订购了一台乾燥机。”

提高生产灵活性

德国绍尔格鲁布/阿尔特瑙Gaplast公司重点服务於制药业和化妆品两大市场。该公司产品中的6层瓶中袋技术已获得专利。该产品的引人之处在於瓶子外观优美并具有良好的手感和可印刷性。内层与内装产品接触,要求必须获得德国医疗卫生法批准。瓶中袋技术中,已获专利保护的2-6层吹塑体对机械技术的要求极高。为了灵活满足客户需求,Gaplast公司在机械设备方面进行了大量投入,向其长期合作伙伴Bekum公司订购了1套配有4套挤塑机头和6台挤出机的中空吹塑成型机(BM 206 DL)。该系统填充左右两边各4个模腔。同时,还根据串联吹塑原理增设了底部定型。


瓶中袋的原理是刚性外层和柔性内袋。采用这一技术,用户可在不让空气进入容器内、不污染内层的前提下取出袋内产品

Gaplast公司研发负责人Stephan Kneer表示:“用於生产的机械设备,我们需要最高程度的生产灵活性。采用Bekum机械,生产30-250毫升瓶子时,可采用2x4排列;生产500-1000毫升瓶子时,可采用1x4排列。生产使用非常灵活。”

BM 206 DL设备的核心特点是外形空间大,挤塑机头排列於中心位置;加热区不低於52个,可确保最佳的部件品质。药品包装瓶的品质要求极高,为此,Bekum公司增设了挤出机液压单元,以便优化型坯控制。同时,部分螺杆还配有特别设计的混合元件,以确保材料混合均匀。

挤塑机头内材料分布均匀,从另一方面体现了机械的技术高标准和高灵活性。该机结合吹塑技术的核心部分,设计了螺旋分布装置,将熔融材料均匀分布到支撑层上。内袋成型中还采用了配有环形导管的双轴模具。这种组合十分少见,最终由产品需求而定。瓶中袋工艺由於具有优异品质和壁厚一致性,市场需求极大。这不仅是由於层数所致,更是由於瓶颈所致。瓶泵连接紧密,使包装瓶品质超群。该机采用了技术先进的挤塑机头,最大限度确保壁厚始终如一。

BM 206 DL机型所配备的传感器系统,使其精确度达到新高度。传感器根据光阻隔层确定型坯长度,并据此计算螺杆旋转的速度参数。另一传感器测量挤塑机头的移动量,然後进行相应校准。工艺过程中一切按部就班进行。同时,Bekum新机型还在控制系统优化方面具有优势,经优化的控制室已投入应用,以确保实现前所未有的精确度。(end)

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